(57)【要約】【課題】被処理基板への金属汚染を低減できると共に、安価に製造できる半導体製造装置を提供する。【解決手段】炉口フランジ７上にアウターチューブ２２を設置し、インナーチューブ１を炉口フランジ７の突設された突出部１５に設置した半導体製造装置であって、ウエハ５は、インナーチューブ１内内に設置された状態で処理され、炉口フランジ７は上側炉口フランジ１９と下側炉口フランジ２０とからなり、下側炉口フランジ２０は、側壁３４と内部に向かって突設された突出部１５とを有し、ガス供給ポート８が、下側炉口フランジ２０に突出部１５より下の位置で取り付けられ、上側炉口フランジ１９は、側壁３４の上側に溶接される側壁３３を有し、上側炉口フランジ１９に排気管３が取り付けられ、下側炉口フランジ２０はニッケル合金からなる。【選択図】図２
2005353951.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉口フランジ上に、上端が閉塞され下端が開口された外部反応管を設置し、
上端と下端が開口された内部反応管を、前記炉口フランジの側壁の内壁面に突設された突出部に設置し、
前記炉口フランジの下側には、蓋体が当接可能となっており、
前記炉口フランジ、外部反応管、内部反応管、及び蓋体とで基板を処理する処理室を形成する半導体製造装置であって、
前記基板は前記内部反応管内に設置された状態で処理され、
前記炉口フランジは、第１の炉口フランジと第２の炉口フランジとからなり、
前記第１の炉口フランジは、第１の側壁と、前記第１の炉口フランジの上方で前記第１の側壁の内壁面に突設された前記突出部とを有し、
前記基板を処理する処理ガスを供給するガス供給ポートが、前記第１の炉口フランジに前記突出部より下の位置で取り付けられ、
前記第２の炉口フランジは、前記第１の側壁の上側に気密に接続される第２の側壁を有し、
前記第２の炉口フランジに排気管が取り付けられ、
前記第１の炉口フランジはニッケル合金からなることを特徴とする半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置に関し、特に、半導体シリコンウエハにＳｉ３Ｎ４膜を形成する縦型ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図３は、Ｓｉ３Ｎ４膜を形成する従来の縦型ＣＶＤ装置を示した概略部分拡大縦断面図である。
この縦型ＣＶＤ装置は、石英製のインナーチューブ１と、石英製のアウターチューブ２と、アウターチューブ２の外側に設けられたヒーター６および断熱材９と、炉口フランジ７とを備えている。
【０００３】
炉口フランジ７の側壁３１には、側壁３１の全周囲にわたって側壁３１の内壁面３２から内側に突出する突出部１５が設けられている。突出部１５より上側の炉口フランジ７の側壁３１には排気管３が取り付けられ、突出部１５より下側の炉口フランジ７の側壁３１には、ガス供給ポート８が取り付けられている。
【０００４】
アウターチューブ２は炉口フランジ７の上部に設置されている。インナーチューブ１は炉口フランジ７の突出部１５にインナーチューブ受け１３およびインナーチューブ受け固定フランジ１４を介して設置されている。
【０００５】
複数枚の半導体シリコンウエハ５を積層して保持するボート４がボート受け１１上に載置され、ボート受け１１は回転軸１２を介して、シールキャップ１０に取りつけられている。
【０００６】
シールキャップ１０を昇降させることによってボート４が昇降する。シールキャップ１０が上昇し、シールキャップ１０が炉口フランジ７の下端の開口を密閉した状態で、ボート４がインナーチュ−ブ１内の所定の処理位置に位置することになる。この状態でガス供給ポート８から成膜用のガスを導入する。導入された成膜用ガスは、インナーチューブ１の下端の開口部１６からインナーチューブ１内に流入する。その後、インナーチューブ１内を上昇し、インナーチューブ１の上端の開口部（図示せず）を通ってインナーチューブ１とアウターチューブ２との間に流入し、インナーチューブ１とアウターチューブ２との間を下降して排気管３より排気される。なお、半導体ウエハ５の処理時には、ヒーター６によって、その内側が加熱される。
【特許文献１】特開平８−５１０８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の装置では、炉口フランジ７はステンレス鋼材で構成されており、ステンレス鋼材の表面に析出しているＦｅが成膜用のガスによって運ばれ、ウエハ５を金属汚染するという問題があった。
【０００８】
これを解決するために、炉口フランジ７全体をＦｅの析出が少ないニッケル合金とすることも考えられるが、炉口フランジ７の上端フランジ２２および下端フランジ２３を形成するために、硬いニッケル合金を炉口フランジ７の上端から下端までの全長にわたって研削する必要があり、非常にコストがかかってしまう。
【０００９】
従って、本発明の主な目的は、被処理基板への金属汚染を低減できると共に、安価に製造できる半導体製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、
炉口フランジ上に、上端が閉塞され下端が開口された外部反応管を設置し、
上端と下端が開口された内部反応管を、前記炉口フランジの側壁の内壁面に突設された突出部に設置し、
前記炉口フランジの下側には、蓋体が当接可能となっており、
前記炉口フランジ、外部反応管、内部反応管、及び蓋体とで基板を処理する処理室を形成する半導体製造装置であって、
前記基板は前記内部反応管内に設置された状態で処理され、
前記炉口フランジは、第１の炉口フランジと第２の炉口フランジとからなり、
前記第１の炉口フランジは、第１の側壁と、前記第１の炉口フランジの上方で前記第１の側壁の内壁面に突設された前記突出部とを有し、
前記基板を処理する処理ガスを供給するガス供給ポートが、前記第１の炉口フランジに前記突出部より下の位置で取り付けられ、
前記第２の炉口フランジは、前記第１の側壁の上側に気密に接続される第２の側壁を有し、
前記第２の炉口フランジに排気管が取り付けられ、
前記第１の炉口フランジはニッケル合金からなることを特徴とする半導体製造装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、被処理基板への金属汚染を低減できると共に、安価に製造できる半導体製造装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に図面を参照して、本発明の好ましい実施例を説明する。
【実施例１】
【００１３】
本実施例では、縦型ＣＶＤ装置の反応室において、処理ガスの供給部をＦｅの析出が少ないＮｉ合金（例えば、ハステロイ材）で構成することにより、Ｆｅによる半導体ウエハへの重金属汚染を低減する。
【００１４】
また、炉口フランジの処理ガスの供給部のみをＮｉ合金材とし、炉口フランジの排気部はステンレス材のままとし、Ｎｉ合金とステンレス材とを溶接することによって一体化して炉口フランジを構成している。
【００１５】
図１は、本実施例のＳｉ３Ｎ４膜を形成する縦型ＣＶＤ装置を説明するための概略縦断面図であり、図２は、本実施例のＳｉ３Ｎ４膜を形成する縦型ＣＶＤ装置を説明するための概略部分拡大縦断面図である。
【００１６】
この縦型ＣＶＤ装置１００は、内部反応管としてのインナーチューブ１と、外部反応管としてのアウターチューブ２と、ヒーター６と、断熱材９と、炉口フランジ７とを備えている。インナーチューブ１およびアウターチューブ２は横断面が円形であり、インナーチューブ１の外側にアウターチューブ２が同心円状に設けられている。アウターチューブ２の外側にはヒーター６および断熱材９が設けられている。
【００１７】
炉口フランジ７は、上側炉口フランジ１９と下側炉口フランジ２０とからなっている。上側炉口フランジ１９は、円筒状の側壁３３と側壁３３の上端部に外側に突出して設けられた上端フランジ２２とを有している。上側炉口フランジ１９の側壁３３には排気管３が取り付けられている。下側炉口フランジ２０は、円筒状の側壁３４と、側壁３４の上端部に側壁３４の全周囲にわたって側壁３４の内壁面３５から内側に突出して設けられた突出部１５と、側壁３４の下端部に外側に突出して設けられた下端フランジ２３とを有している。下側炉口フランジ２０の側壁３４にはガス供給ポート８が取り付けられている。ガス供給ポート８は、下側炉口フランジ２０に突出部１５より下の位置で取り付けられている。
【００１８】
下側炉口フランジ２０の側壁３４と、突出部１５と、下端フランジ２３とはＮｉ合金（例えば、ハステロイ）で構成されている。上側炉口フランジ１９の側壁３３と上端フランジ２２とはステンレス鋼で構成されている。下側炉口フランジ２０の側壁３４と上側炉口フランジ１９の側壁３３とが異種金属溶接されることにより、上側炉口フランジ１９と下側炉口フランジ２０とが一体となって炉口フランジ７を構成している。
【００１９】
アウターチューブ２は、上端が閉塞され下端が開口された構造となっている。インナーチューブ１は、上端および下端の両方が開口された構造となっている。アウターチューブ２は石英製である。インナーチューブ１は石英製またはＳｉＣ製である。
【００２０】
アウターチューブ２は上側炉口フランジ１９の上端フランジ２２上に設置されている。インナーチューブ１は下側炉口フランジ２０の突出部１５にインナーチューブ受け１３およびインナーチューブ受け固定フランジ１４を介して設置されている。インナーチューブ受け１３およびインナーチューブ受け固定フランジ１４はＮｉ合金（例えば、ハステロイ）で構成されている。
【００２１】
複数枚の半導体シリコンウエハ５を積層して保持するボート４がボート受け１１上に搭載され、ボート受け１１は回転軸１２を介して、蓋体としてのシールキャップ１０に取りつけられている。シールキャップ１０上にはＮｉ合金プレート１８が載置されており、Ｎｉ合金プレート１８によってシールキャップ１０が全面にわたって覆われている。Ｎｉ合金プレート１８をシールキャップ１０上に溶接して、Ｎｉ合金プレート１８によってシールキャップ１０を全面にわたって覆ってもよく、シールキャップ１０自体をＮｉ合金製としてもよい。Ｎｉ合金プレート１８のＮｉ合金は、例えば、ハステロイである。ボート受け１１および回転軸１２はＮｉ合金（例えば、ハステロイ）で構成されている。
【００２２】
ボート４の下部には複数枚の断熱板２６が搭載され、断熱板２６の上部には複数枚のウエハ５が搭載されている。ボート２５および断熱板２６は石英製またはＳｉＣ製である。
【００２３】
シールキャップ１０を昇降させることによってボート４が昇降する。シールキャップ１０が上昇し、シールキャップ１０が下側炉口フランジ２０の下端フランジ２３とＯリング（図示せず）を介して密接することにより、炉口フランジ７の下端の開口を密閉する。このとき、ボート４およびウエハ５がインナーチュ−ブ１内の所定の処理位置に位置することになる。炉口フランジ７、アウターチューブ２、インナーチューブ１およびシールキャップ１０により処理室を構成している。
【００２４】
シールキャップ１０が炉口フランジ７の下端の開口を密閉した状態でガス供給ポート８からＳｉ３Ｎ４成膜用のガスを導入する。成膜用のガスは突出部１５よりも下側に導入され、インナーチューブ１の下端の開口部１６からインナーチューブ１内に流入する。その後、インナーチューブ１内を上昇しつつウエハ５にＳｉ３Ｎ４膜を形成後、インナーチューブ１の上端の開口部を通ってインナーチューブ１とアウターチューブ２との間に流入し、インナーチューブ１とアウターチューブ２との間を下降して排気管３より排気される。なお、半導体ウエハ５の処理時には、ヒーター６によって、ヒーター６の内側が加熱される。ウエハ５はインナーチュ−ブ１内の所定の処理位置に設置された状態で処理される。
【００２５】
下側炉口フランジ２０、インナーチューブ受け１３、インナーチューブ受け固定フランジ１４、ボート受け１１、回転軸１２およびＮｉ合金プレート１８は全てＮｉ合金製であるので、インナーチューブ１内に流入する前に成膜用のガスが接することになる金属部分は全てＮｉ合金製となる。Ｎｉ合金は、その表面にＦｅの析出が少ないため、Ｆｅが成膜用のガスによって運ばれることによって生じるウエハ５の金属汚染を低減することができ、その結果、ウエハ生産ロスを低減することができる。また、Ｎｉ合は耐腐食材料でもあるので、クリーニングガス（例えばＣｌＦ３，ＮＦ３、Ｆ２ガス）に対する腐食防止にもなる。
【００２６】
一方、このように、下側炉口フランジ２０を硬いＮｉ合金で構成しても、炉口フランジ７は、Ｎｉ合金製の下側炉口フランジ２０とステンレス鋼製の上側炉口フランジ１９とを金属溶接することにより構成されているので、硬いＮｉ合金の研削は下側炉口フランジ２０についてのみ行えばよく、硬いニッケル合金を炉口フランジ７の上端から下端までの全長にわたって研削する必要はない。従って、炉口フランジ７の製造コストの上昇を抑制することができる。
【００２７】
なお、炉口フランジ７の上側の上側炉口フランジ１９をステンレス鋼製としても、この上側炉口フランジ１９に接するガスは、インナーチューブ１を上昇してウエハ５の処理に関与し、その後、インナーチューブ１の上端の開口部を通ってインナーチューブ１とアウターチューブ２との間に流入し、インナーチューブ１とアウターチューブ２との間を下降してきた後のガスであるので、たとえ、ステンレス鋼の表面に析出するＦｅがガスによって運ばれたとしても、ウエハ５を金属汚染することはない。
【００２８】
また、炉口フランジ７、インナーチューブ受け１３、インナーチューブ受け固定フランジ１４、ボート受け１１、回転軸１２およびシールキャップ１０をステンレス鋼で構成した場合には、Ｆｅによる金属汚染を低減をするためには、立ち上げ時に熱処理や、検査プロセスを１０回以上実施する必要があるが、本実施例では、上述のように、初期から金属汚染が低減されるので、大幅な立ち上げ工数の低減となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施例１の縦型ＣＶＤ装置を説明するための概略縦断面図である。
【図２】本発明の実施例１の縦型ＣＶＤ装置を説明するための概略部分拡大縦断面図である。
【図３】従来の縦型ＣＶＤ装置を説明するための概略部分拡大縦断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１…インナーチューブ
２…アウターチューブ
３…排気管
４…ボート
５…ウエハ
６…ヒーター
７…炉口フランジ
８…ガス供給ポート
９…断熱材
１０…シールキャップ
１１…ボート受け
１２…回転軸
１３…インナーチューブ受け
１４…インナーチューブ受け固定フランジ
１５…突出部
１６…開口部
１８…Ｎｉ合金プレート
１９…上側炉口フランジ
２０…下側炉口フランジ
２２…上端フランジ
２３…下端フランジ
２６…断熱板
３１…側壁
３２…内壁面
３３、３４…側壁
３５…内壁面
１００…縦型ＣＶＤ装置
【図１】
2005353951.tif 000003
【図２】
2005353951.tif 000004
【図３】
2005353951.tif 000005